KR102089923B1

KR102089923B1 - Control apparatus and method for position compensating of electric power steering motor

Info

Publication number: KR102089923B1
Application number: KR1020130137584A
Authority: KR
Inventors: 현병조
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2020-03-17
Also published as: KR20150055354A

Abstract

전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치 및 그 방법 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치는 토크지령값에 따른 전류지령 룩업테이블을 기반으로 모터를 구동시키기 위한 전류 지령값을 생성하는 전류지령생성부와, 전류지령생성부로부터 생성된 전류 지령값과 모터로부터 피드백 되는 전류값을 반영하여 전압 지령값을 출력하는 전류제어기와, 전류제어기로부터 출력된 전압 지령값을 통해 모터에 상전류를 인가하는 ECU와, 모터의 위치를 측정하는 모터위치센서 및 전류지령생성부와 전류제어기 및 모터위치센서로부터 입력된 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값을 기반으로, 모터 d축과 q축의 역기전력을 계산하여 모터 위치의 오차값을 산출하는 오차산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is an apparatus for compensating and controlling a motor position of an electric power steering and a method therefor. Compensation control device for the motor position of the electric power steering of the present invention is generated from the current command generation unit and the current command generation unit for generating a current command value for driving the motor based on the current command lookup table according to the torque command value The current controller outputs the voltage command value by reflecting the current command value and the current value fed back from the motor, the ECU applying phase current to the motor through the voltage command value output from the current controller, and the motor position measuring the motor position Based on the current value, voltage value and position value of the motor d-axis and q-axis input from the sensor and current command generator, the current controller and the motor position sensor, the counter-electromotive force of the motor d-axis and q-axis is calculated to calculate the error value of the motor position. It characterized in that it comprises an error calculation unit for calculating.

Description

전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치 및 그 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR POSITION COMPENSATING OF ELECTRIC POWER STEERING MOTOR}CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR POSITION COMPENSATING OF ELECTRIC POWER STEERING MOTOR}

본 발명은 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 파워 스티어링에서 모터 제어시 저분해능 센서로 모터 위치를 측정하고 외란관측기를 통해 모터 위치의 오차를 보상하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a compensation control device and a method for compensating the motor position of an electric power steering, and more specifically, to measure the motor position with a low-resolution sensor when controlling the motor in an electric power steering and compensates for an error in the motor position through a disturbance observer. The present invention relates to an apparatus for compensating and controlling a motor position of an electric power steering.

일반적으로 전동식 파워 스티어링(EPS : Electric Power Steering)은 차량의 주행 속도에 따라 모터의 동력에 의해 핸들의 조타력을 주차 또는 저속시 가볍게 해주고, 고속시 무겁게 해주어 고속 주행 안정성을 제공함과 아울러 비상시 급속한 조향이 이루어지도록 함으로써 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공한다.In general, electric power steering (EPS: Electric Power Steering) lightens the steering force of the steering wheel at parking or low speed by the power of the motor according to the driving speed of the vehicle, and provides high-speed driving stability by making it heavy at high speed, and also provides rapid steering in an emergency. This is done to provide the driver with optimal steering conditions.

이러한 전동식 파워 스티어링은 일반적으로 차속센서와, 핸들의 조타력을 감지하기 위한 토크센서와, 핸들의 조향 조작에 따라 휠을 조향하는 스티어링 링크기구와, 핸들의 조타력을 보조하기 위한 감속기구로 구성된다.The electric power steering is generally composed of a vehicle speed sensor, a torque sensor for sensing the steering force of the steering wheel, a steering link mechanism for steering the wheel according to the steering operation of the steering wheel, and a reduction mechanism for assisting the steering force of the steering wheel. .

또한, 전동식 파워 스티어링은 모터의 설치 위치에 따라 컬럼 구동방식(C-EPS), 피니온 구동방식(PEPS), 랙 구동방식(R-EPS) 등으로 구분한다.In addition, the electric power steering is divided into a column driving method (C-EPS), a pinion driving method (PEPS), and a rack driving method (R-EPS) according to the installation position of the motor.

일반적으로 이러한 전동식 파워 스티어링의 모터는 레졸버 센서를 이용하여 모터의 위치를 센싱하는데, 레졸버 센서를 이용하여 위치를 센싱 할 경우에 일반적으로 나타나는 신호 특성은 레졸버 위상의 불평형 여자신호 또는 불균일한 인덕턴스 성분으로 인해 2 개의 출력 신호사이에 크기의 불평형이 발생한다. 이 오차를 보상해 주기 위해 조향각 센서로부터 추정된 위치 정보와 레졸버에서 측정된 값을 신호처리하여 위치 오차에 따른 전류 오차값을 추정해내고 이를 피드백으로 보상해주고 있다. In general, the motor of such an electric power steering uses a resolver sensor to sense the position of the motor, and a signal characteristic that is commonly seen when sensing a position using a resolver sensor is an unbalanced excitation signal of the resolver phase or non-uniformity. Due to the inductance component, a magnitude unbalance occurs between the two output signals. In order to compensate for this error, the current error value according to the position error is estimated by signal processing the position information estimated from the steering angle sensor and the value measured by the resolver, and this is compensated with feedback.

그러나, 이러한 방법은 전류 오차값 추정시 삼각함수와 삼각함수의 곱셈 연산을 수행하므로 계산과정이 복잡하여 고성능의 MCU(Micro Control Unit)가 필요할 뿐만 아니라, 레졸버 센서를 사용하기 위해서는 RDC(Resolver-to-Digital Converter)라는 별도의 장치가 필요하므로 원가가 상승하는 문제점이 있다.
However, this method requires a high-performance microcontrol unit (MCU) because the calculation process is complicated because it performs multiplication of trigonometric functions and trigonometric functions when estimating the current error value. In addition, RDC (Resolver-) is used to use the resolver sensor. to-Digital Converter) requires a separate device.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0073135호(2008. 08. 08. 공개, 발명의 명칭 : 전동식 파워 스티어링 장치의 제어방법)에 개시되어 있다.
Background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-0073135 (2008. 08. 08. published, the name of the invention: control method of the electric power steering device).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전동식 파워 스티어링에서 모터 제어시 저분해능 센서로 모터 위치를 측정하고 외란관측기를 통해 모터 위치의 오차를 보상하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
The present invention was created to improve the problems as described above, and an object of the present invention is an electric power steering that measures a motor position with a low-resolution sensor when controlling a motor in an electric power steering and compensates for an error in the motor position through a disturbance observer. It is to provide a compensation control device and a method of the motor position.

본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치는, 토크지령값에 따른 전류지령 룩업테이블을 기반으로 모터를 구동시키기 위한 전류 지령값을 생성하는 전류지령생성부; 상기 전류지령생성부로부터 생성된 전류 지령값과 상기 모터로부터 피드백 되는 전류값을 반영하여 전압 지령값을 출력하는 전류제어기; 상기 전류제어기로부터 출력된 전압 지령값을 통해 상기 모터에 상전류를 인가하는 ECU; 상기 모터의 위치를 측정하는 모터위치센서; 및 상기 전류지령생성부와 상기 전류제어기 및 상기 모터위치센서로부터 입력된 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값을 기반으로, 상기 모터 d축과 q축의 역기전력을 계산하여 모터 위치의 오차값을 산출하는 오차산출부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Compensation control device for the motor position of the electric power steering according to the present invention, the current command generation unit for generating a current command value for driving the motor based on the current command lookup table according to the torque command value; A current controller that outputs a voltage command value by reflecting the current command value generated from the current command generator and the current value fed back from the motor; An ECU that applies a phase current to the motor through a voltage command value output from the current controller; A motor position sensor for measuring the position of the motor; And calculating the counter electromotive force of the motor d-axis and q-axis based on the current value, voltage value and position value of the motor d-axis and q-axis input from the current command generator and the current controller and the motor position sensor. An error calculation unit for calculating an error value; It characterized in that it comprises a.

본 발명에서, 상기 전류지령생성부는 상기 전류 지령값 생성시 상기 오차산출부로부터 산출된 모터 위치의 오차값을 반영하여 생성하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when generating the current command value, the current command generation unit is generated by reflecting an error value of a motor position calculated from the error calculation unit.

본 발명에서, 상기 전류제어기는 상기 전류 지령값과 상기 피드백 되는 전류값의 오차가 0이 되도록 제어하여 상기 전압 지령값을 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the current controller is characterized in that it outputs the voltage command value by controlling such that the error between the current command value and the feedback current value is zero.

본 발명에서, 상기 오차산출부는 상기 모터 위치의 오차 보상시, 상기 모터 위치의 오차값의 각도가 360을 넘으면 상기 오차값의 각도에 360을 빼주고, -360을 넘지 않으면 상기 오차값의 각도에 360을 더해주는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the error calculating unit subtracts 360 from the angle of the error value when the angle of the error value of the motor position exceeds 360 when compensating for the error of the motor position, and 360 to the angle of the error value if it does not exceed -360. It is characterized by adding.

본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어방법은, 오차산출부가 전류지령생성부와 전류제어기 및 모터위치센서로부터 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값을 각각 입력받는 단계; 상기 입력된 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값으로부터 역기전력을 계산하는 단계; 상기 계산된 역기전력을 이용하여 모터 위치의 오차값을 산출하는 단계; 및 상기 모터위치센서로부터 입력된 상기 모터의 위치값에, 상기 산출된 모터 위치의 오차값을 반영하여 상기 모터 위치의 오차를 보상하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Compensation control method of the motor position of the electric power steering according to the present invention, the error calculation unit receiving the current value, voltage value and position value of the motor d-axis and q-axis from the current command generator and the current controller and the motor position sensor, respectively ; Calculating back electromotive force from the current values, voltage values and position values of the input motor d-axis and q-axis; Calculating an error value of a motor position using the calculated back EMF; And compensating for an error in the motor position by reflecting an error value of the calculated motor position in the position value of the motor input from the motor position sensor. It characterized in that it comprises a.

본 발명에서, 상기 모터 위치의 오차를 보상하는 단계는 모터 위치의 오차 보상시, 모터 위치의 오차값의 각도가 360을 넘으면 상기 오차값의 각도에 360을 빼주고, -360을 넘지 않으면 상기 오차값의 각도에 360을 더해주는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the step of compensating for the error of the motor position, when compensating for the error of the motor position, if the angle of the error value of the motor position exceeds 360, subtract 360 from the angle of the error value, and if it does not exceed -360, the error value It is characterized by adding 360 to the angle of.

본 발명에서, 상기 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값은 상기 전류지령생성부가 토크지령값에 따른 전류지령 룩업테이블을 기반으로 상기 모터를 구동시키기 위해 생성한 전류 지령값으로부터 상기 모터 d축과 q축의 전류값을 입력받고, 상기 전류제어기가 상기 전류 지령값과 상기 모터로부터 피드백 되는 전류값을 반영하여 출력된 전압 지령값으로부터 상기 모터 d축과 q축의 전압값을 입력받고, 상기 모터위치센서로부터 측정된 모터의 위치를 전기각으로 변환하여 상기 모터 d축과 q축의 위치값을 입력받는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the current values, voltage values, and position values of the motor d-axis and the q-axis are calculated from the current command values generated by the current command generation unit to drive the motor based on the current command lookup table according to the torque command value. The current values of the motor d-axis and the q-axis are input, and the voltage values of the motor d-axis and the q-axis are input from the voltage command value output by reflecting the current command value and the current value fed back from the motor, Characterized in that the position of the motor d-axis and q-axis is input by converting the position of the measured motor from the motor position sensor to an electric angle.

본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치 및 그 방법은 전동식 파워 스티어링에서 모터 제어시 저가의 저분해능 센서로 모터 위치를 측정함으로써 원가를 절감할 수 있고, 외란관측기를 통해 모터 위치의 오차를 보상하여 모터의 토크 리플과 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.Compensation control device for motor position of electric power steering according to the present invention and a method thereof can reduce cost by measuring the motor position with a low-cost, low-resolution sensor when controlling the motor in electric power steering. To compensate for the error, the motor's torque ripple and noise and vibration can be reduced.

또한, 본 발명은 온라인상으로 모터 위치의 보상이 가능하여 모터 위치의 오차를 보상하기 위해 별도의 실험을 통한 데이터를 측정하고 이를 테이블화 하는 과정이 불필요하므로 인력 낭비를 최소화할 수 있다.
In addition, the present invention can compensate for the position of the motor online, so it is not necessary to measure and tabulate data through a separate experiment to compensate for the error in the position of the motor, thus minimizing manpower waste.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치에서 외란관측기의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.1 is a block diagram showing a compensation control device for a motor position of an electric power steering according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of a disturbance observer in a compensation control device for a motor position of an electric power steering according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation flow of a method for compensating and controlling a motor position of an electric power steering according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, a compensation control apparatus and method for a motor position of an electric power steering according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치에서 외란관측기의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a motor position compensation control device for an electric power steering according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a compensation control device for a motor position of an electric power steering according to an embodiment of the present invention It is a block diagram showing the detailed configuration of a disturbance observer.

도 1 내지 도 2에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치는, 전류지령생성부(20), 전류제어기(30), ECU(40), 모터(50), 모터위치센서(60) 및 오차산출부(70)를 포함한다.1 to 2, the compensation control device for the motor position of the electric power steering according to an embodiment of the present invention, the current command generator 20, the current controller 30, the ECU 40, the motor 50 ), A motor position sensor 60 and an error calculation unit 70.

전류지령생성부(20)는 토크지령값에 따른 전류지령 룩업테이블을 기반으로 모터(50)를 구동시키기 위한 전류 지령값 즉, 전류각을 생성한다.The current command generator 20 generates a current command value for driving the motor 50 based on the current command lookup table according to the torque command value, that is, the current angle.

전류제어기(30)는 전류지령생성부(20)로부터 생성된 전류 지령값과 모터(50)로부터 피드백 되는 전류값을 반영하여 전압 지령값을 출력한다. The current controller 30 outputs a voltage command value by reflecting the current command value generated from the current command generator 20 and the current value fed back from the motor 50.

이때, 전류제어기(30)는 P-I 제어기(모터 d축 전류제어기와 q축 전류제어기) 2개로 구성되어 있으며, 전류지령생성부(20)로부터 생성된 전류 지령값과 피드백 되는 전류값의 오차가 0이 되도록 제어하여 전압 지령값을 출력한다.At this time, the current controller 30 is composed of two PI controllers (motor d-axis current controller and q-axis current controller), and the error between the current command value generated from the current command generator 20 and the feedback current value is 0. This is controlled so as to output the voltage command value.

ECU(40)는 전류제어기(30)로부터 출력된 전압 지령값을 PWM듀티 신호로 인가하여 FET의 스위칭을 통해 모터(50)에 상전류를 인가한다.The ECU 40 applies a phase current to the motor 50 through switching of the FET by applying the voltage command value output from the current controller 30 as a PWM duty signal.

자세히는, ECU(40)는 FET가 6개로 구성된 PWM인버터(41)와 MCU(42) 및 전류센서(43)로 구성되며 전류제어기(30)의 출력값인 전압 지령값을 FET의 입력 PWM듀티 신호로 인가하여 FET의 스위칭을 통해 모터(50)에 3상 전류를 인가한다.In detail, the ECU 40 is composed of a PWM inverter 41 composed of six FETs, an MCU 42 and a current sensor 43, and a voltage command value, which is the output value of the current controller 30, is input to the PWM PWM signal of the FET. By applying as, a 3-phase current is applied to the motor 50 through switching of the FET.

모터(50)는 ECU(40)의 PWM듀티 신호에 따라 구동하며, 6극 표면부착형 영구자석모터가 적용될 수도 있다.The motor 50 is driven according to the PWM duty signal of the ECU 40, and a six-pole surface-mounted permanent magnet motor may be applied.

모터위치센서(60)는 모터(50)의 위치를 측정한다.The motor position sensor 60 measures the position of the motor 50.

본 발명에서는 저분해능 센서인 Hall센서가 모터위치센서(60)로 적용되는 것이 바람직하며 이때, Hall센서는 144pulse/rev의 분해능을 가지는 센서로 전기각 7.5도의 분해능을 바탕으로 제어시 일반적으로 엔코더 값을 바탕으로 속도를 계산하는 방식인 T-method에 의한 방식을 많이 사용하는데, 지연에 따른 위치 오차가 발생한다.In the present invention, it is preferable that the Hall sensor, which is a low-resolution sensor, is applied to the motor position sensor 60. At this time, the Hall sensor is a sensor having a resolution of 144 pulses / rev, and is generally an encoder value when controlled based on a resolution of 7.5 degrees of electric angle. Based on the method, T-method method, which is a method of calculating the velocity, is often used.

이때, 발생하는 오차를 보상하기 위해 본 발명에서는 외란관측기(disturbance observer, 71)를 통해 모터(50) d축, q축의 역기전력을 계산한다.At this time, in order to compensate for the generated error, the back electromotive force of the d-axis and the q-axis of the motor 50 is calculated through a disturbance observer 71 in the present invention.

오차산출부(70)는 외란관측기(71)가 전류지령생성부(20)와 전류제어기(30) 및 모터위치센서(60)로부터 모터(50) d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값을 각각 입력받아, 모터(50) d축과 q축의 역기전력을 계산하면, 그 계산된 역기전력을 이용하여 모터 위치의 오차값을 산출한다.The error calculation unit 70 is the current value, voltage value and position of the d-axis and q-axis of the motor 50 from the disturbance observer 71, the current command generator 20, the current controller 30, and the motor position sensor 60. When each value is input and the counter electromotive force of the motor 50 d-axis and q-axis is calculated, an error value of the motor position is calculated using the calculated counter electromotive force.

자세히는 도 2에서와 같이, 모터(50) d축의 역기전력은 Ed = vd + wr * L*iq - L*d/dt(id)의 수식을 구현한 후 로우패스필터(LPF : low pass filter)를 거쳐 계산되고, 모터(50) q축의 역기전력 Eq = vq + wr * L*id - L*q/dt(iq)의 수식을 구현한 후 로우패스필터를 거쳐 계산된다.In detail, as shown in FIG. 2, the back electromotive force of the d-axis of the motor 50 is implemented as a formula of Ed = vd + wr * L * iq-L * d / dt (id), and then a low pass filter (LPF) is implemented. It is calculated through the, and the counter electromotive force Eq = vq + wr * L * id-L * q / dt (iq) of the q-axis of the motor 50 is implemented and then calculated through a low-pass filter.

이때, 로우패스필터는 외란관측기(71)에서 미분기의 영향을 상쇄 시키고, 불필요한 고주파 성분을 제거하기 위한 필터이다.At this time, the low-pass filter is a filter for canceling the influence of the differentiator in the disturbance observer 71 and removing unnecessary high-frequency components.

이렇게 계산된 모터(50) d축과 q축의 역기전력을 삼각함수인 atan(Eq/Ed)를 이용하여 모터 위치의 오차각을 산출하고, 모터위치센서(60)로부터 측정된 모터(50)의 위치값에 모터 위치의 오차각을 더하여 모터 위치의 오차값을 산출한다.The calculated motor 50 calculates the error angle of the motor position using the back EMF of the d-axis and the q-axis using the trigonometric function atan (Eq / Ed), and the position of the motor 50 measured from the motor position sensor 60 The error value of the motor position is calculated by adding the error angle of the motor position to the value.

이때, 산출된 모터 위치의 오차값을 반영하여 모터 위치의 오차를 보상하는데, 모터 위치의 오차값의 각도가 360을 넘으면 오차값의 각도에 360을 빼주고, -360을 넘지 않으면 오차값의 각도에 360을 더해주어 오차값의 각도가 0 에서 360도 사이를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the error of the motor position is compensated for by reflecting the calculated error value of the motor position. If the angle of the error value of the motor position exceeds 360, 360 is subtracted from the angle of the error value. It is desirable to add 360 to maintain the angle of the error value between 0 and 360 degrees.

또한, 전류지령생성부(20)는 전류 지령값 생성시 오차산출부(70)로부터 산출된 모터 위치의 오차값을 반영하여 생성한다.In addition, the current command generation unit 20 is generated by reflecting the error value of the motor position calculated by the error calculation unit 70 when generating the current command value.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치는 전동식 파워 스티어링에서 모터 제어시 저가의 저분해능 센서로 모터 위치를 측정함으로써 원가를 절감할 수 있고, 외란관측기를 통해 모터 위치의 오차를 보상하여 모터의 토크 리플과 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.As described above, the compensation control device for the motor position of the electric power steering according to an embodiment of the present invention can reduce the cost by measuring the motor position with a low-cost, low-resolution sensor when controlling the motor in the electric power steering, and can reduce the cost. Compensation of the motor position error through the observer can reduce the torque ripple and noise and vibration of the motor.

또한, 온라인상으로 모터 위치의 보상이 가능하여 모터 위치의 오차를 보상하기 위해 별도의 실험을 통한 데이터를 측정하고 이를 테이블화 하는 과정이 불필요하므로 인력 낭비를 최소화할 수 있다.In addition, since the motor position can be compensated online, the process of measuring and tabulating data through a separate experiment is not necessary to compensate for the error of the motor position, thus minimizing manpower waste.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로써, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.3 is a flowchart illustrating an operation flow of a method for compensating and controlling a motor position of an electric power steering according to an embodiment of the present invention, and the specific operation of the present invention will be described with reference to this.

먼저, 오차산출부(70)는 토크지령값에 따른 전류지령 룩업테이블을 기반으로 모터(50)를 구동시키기 위해 생성한 전류 지령값으로부터 모터(50) d축과 q축의 전류값을 입력받는다(S10).First, the error calculating unit 70 receives the current values of the d-axis and q-axis of the motor 50 from the current command values generated to drive the motor 50 based on the current command lookup table according to the torque command value ( S10).

그리고, 전류제어기(30)가 전류 지령값과 모터(50)로부터 피드백 되는 전류값을 반영하여 출력된 전압 지령값으로부터 모터(50) d축과 q축의 전압값을 입력받는다(S20).Then, the current controller 30 receives the voltage values of the d-axis and q-axis of the motor 50 from the output voltage command value reflecting the current command value and the current value fed back from the motor 50 (S20).

그리고, 모터위치센서(60)로부터 측정된 모터(50)의 위치를 전기각으로 변환하여 모터(50) d축과 q축의 위치값을 입력받는다(S30).Then, the position of the d-axis and the q-axis of the motor 50 is input by converting the position of the motor 50 measured from the motor position sensor 60 to an electric angle (S30).

외란관측기(71)를 이용하여 S10, S20, S30 단계에서 각각 입력받은 모터(50) d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값으로부터 역기전력을 계산한다(S40).Using the disturbance observer 71, the counter electromotive force is calculated from the current values, voltage values, and position values of the d-axis and the q-axis of the motor 50 input in S10, S20, and S30, respectively (S40).

자세히는, 모터(50) d축의 역기전력은 Ed = vd + wr * L*iq - L*d/dt(id)의 수식을 구현한 후 로우패스필터(LPF : low pass filter)를 거쳐 계산되고, 모터(50) q축의 역기전력 Eq = vq + wr * L*id - L*q/dt(iq)의 수식을 구현한 후 로우패스필터를 거쳐 계산된다.In detail, the back electromotive force of the d-axis of the motor 50 is calculated through a low pass filter (LPF) after implementing the formula of Ed = vd + wr * L * iq-L * d / dt (id), The counter electromotive force Eq = vq + wr * L * id-L * q / dt (iq) of the q-axis of the motor 50 is implemented and then calculated through a low-pass filter.

S40단계에서 계산된 역기전력을 이용하여 모터 위치의 오차값을 산출한다(S50).The error value of the motor position is calculated using the back electromotive force calculated in step S40 (S50).

즉, 모터(50) d축과 q축의 역기전력을 삼각함수인 atan(Eq/Ed)를 이용하여 모터 위치의 오차각을 산출한다.That is, the error angle of the motor position is calculated using the back EMF of the d-axis and the q-axis of the motor 50 using the trigonometric function atan (Eq / Ed).

그리고, 모터위치센서(60)로부터 입력된 모터(50)의 위치값에, S50 단계에서 산출된 모터 위치의 오차값을 반영하여 모터 위치의 오차를 보상한다(S60).Then, the error of the motor position is compensated by reflecting the error value of the motor position calculated in step S50 to the position value of the motor 50 input from the motor position sensor 60 (S60).

모터 위치의 오차 보상시, 모터 위치의 오차값의 각도가 360을 넘으면(S70) 모터 위치의 오차값의 각도에 360을 빼주고(S71), 모터 위치의 오차값의 각도가 -360을 넘지 않으면(S80) 모터 위치의 오차값의 각도에 360을 더해준다(S81).When compensating for the error of the motor position, if the angle of the error value of the motor position exceeds 360 (S70), subtract 360 from the angle of the error value of the motor position (S71), and if the angle of the error value of the motor position does not exceed -360 ( S80) 360 is added to the angle of the error value of the motor position (S81).

따라서, 오차값의 각도가 0 에서 360도 사이를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to keep the angle of the error value between 0 and 360 degrees.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어방법은 전동식 파워 스티어링에서 모터 제어시 저가의 저분해능 센서로 모터 위치를 측정함으로써 원가를 절감할 수 있고, 외란관측기를 통해 모터 위치의 오차를 보상하여 모터의 토크 리플과 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.As described above, the method for compensating and controlling the motor position of the electric power steering according to an embodiment of the present invention can reduce the cost by measuring the motor position with a low-cost, low-resolution sensor when controlling the motor in the electric power steering. Compensation of the motor position error through the observer can reduce the torque ripple and noise and vibration of the motor.

또한, 온라인상으로 모터 위치의 보상이 가능하여 모터 위치의 오차를 보상하기 위해 별도의 실험을 통한 데이터를 측정하고 이를 테이블화 하는 과정이 불필요하므로 인력 낭비를 최소화할 수 있다.
In addition, since the motor position can be compensated online, the process of measuring and tabulating data through a separate experiment is not required to compensate for the error of the motor position, thus minimizing manpower waste.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

20 : 전류지령생성부 30 : 전류제어기
40 : ECU 41 : PWM인버터
42 : MCU 43 : 전류센서
50 : 모터 60 : 모터위치센서
70 : 오차산출부 71 : 외란관측기20: current command generator 30: current controller
40: ECU 41: PWM inverter
42: MCU 43: Current sensor
50: motor 60: motor position sensor
70: error calculation unit 71: disturbance observer

Claims

토크지령값에 따른 전류지령 룩업테이블을 기반으로 모터를 구동시키기 위한 전류 지령값을 생성하는 전류지령생성부;
상기 전류지령생성부로부터 생성된 전류 지령값과 상기 모터로부터 피드백 되는 전류값을 반영하여 전압 지령값을 출력하는 전류제어기;
상기 전류제어기로부터 출력된 전압 지령값을 통해 상기 모터에 상전류를 인가하는 ECU;
상기 모터의 위치를 측정하는 모터위치센서; 및
상기 전류지령생성부와 상기 전류제어기 및 상기 모터위치센서로부터 입력된 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값을 기반으로, 상기 모터 d축과 q축의 역기전력을 계산하여 모터 위치의 오차값을 산출하는 오차산출부; 를 포함하되,
상기 오차산출부는, 상기 계산된 모터 d축과 q축의 역기전력(Ed, Eq)을 삼각함수인 atan(Eq/Ed)에 적용하여 상기 모터 위치의 오차각을 산출하고, 상기 위치값에 상기 모터 위치의 오차각을 더하여 상기 모터 위치의 오차값을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치.
A current command generator for generating a current command value for driving the motor based on the current command lookup table according to the torque command value;
A current controller that outputs a voltage command value by reflecting the current command value generated from the current command generator and the current value fed back from the motor;
An ECU that applies a phase current to the motor through a voltage command value output from the current controller;
A motor position sensor for measuring the position of the motor; And
Based on the current value, voltage value and position value of the motor d-axis and q-axis input from the current command generator, the current controller and the motor position sensor, the counter-electromotive force of the motor d-axis and q-axis is calculated to calculate the error of the motor position. An error calculating unit for calculating a value; Including,
The error calculating unit calculates an error angle of the motor position by applying the back electromotive force (Ed, Eq) of the calculated motor d-axis and q-axis to the trigonometric function atan (Eq / Ed), and calculates the error angle of the motor position, and the motor position in the position value Compensation control device for the motor position of the electric power steering, characterized in that for calculating the error value of the motor position by adding the error angle of.

제 1항에 있어서, 상기 전류지령생성부는
상기 전류 지령값 생성시 상기 오차산출부로부터 산출된 모터 위치의 오차값을 반영하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치.
The method of claim 1, wherein the current command generation unit
Compensation control device for the motor position of the electric power steering, characterized in that generated by reflecting the error value of the motor position calculated from the error calculation unit when generating the current command value.

제 1항에 있어서, 상기 전류제어기는
상기 전류 지령값과 상기 피드백 되는 전류값의 오차가 0이 되도록 제어하여 상기 전압 지령값을 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치.
According to claim 1, wherein the current controller
And controlling the error between the current command value and the feedback current value to be zero to output the voltage command value.

제 1항에 있어서, 상기 오차산출부는
상기 모터 위치의 오차 보상시, 상기 모터 위치의 오차값의 각도가 360을 넘으면 상기 오차값의 각도에 360을 빼주고, -360을 넘지 않으면 상기 오차값의 각도에 360을 더해주는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어장치.
The method of claim 1, wherein the error calculation unit
When compensating for the error of the motor position, if the angle of the error value of the motor position exceeds 360, subtract 360 from the angle of the error value, and if it does not exceed -360, add the 360 to the angle of the error value. Compensation control for the motor position of the steering.

오차산출부가 전류지령생성부와 전류제어기 및 모터위치센서로부터 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값을 각각 입력받는 단계;
상기 입력된 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값으로부터 역기전력을 계산하는 단계;
상기 계산된 역기전력을 이용하여 모터 위치의 오차값을 산출하는 단계; 및
상기 모터위치센서로부터 입력된 상기 모터의 위치값에, 상기 산출된 모터 위치의 오차값을 반영하여 상기 모터 위치의 오차를 보상하는 단계; 를 포함하되,
상기 모터 위치의 오차값을 산출하는 단계는,
상기 계산된 모터 d축과 q축의 역기전력(Ed, Eq)을 삼각함수인 atan(Eq/Ed)에 적용하여 상기 모터 위치의 오차각을 산출하고, 상기 위치값에 상기 모터 위치의 오차각을 더하여 상기 모터 위치의 오차값을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어방법.
An error calculating unit receiving current values, voltage values and position values of the motor d-axis and the q-axis from the current command generator, the current controller and the motor position sensor, respectively;
Calculating back electromotive force from the current values, voltage values and position values of the input motor d-axis and q-axis;
Calculating an error value of a motor position using the calculated back EMF; And
Compensating for an error in the motor position by reflecting an error value of the calculated motor position to a position value of the motor input from the motor position sensor; Including,
The step of calculating the error value of the motor position,
By applying the back EMF (Ed, Eq) of the calculated motor d-axis and q-axis to the trigonometric function atan (Eq / Ed), the error angle of the motor position is calculated, and the position value is added to the motor position error angle Compensation control method of the motor position of the electric power steering, characterized in that for calculating the error value of the motor position.

제 5항에 있어서, 상기 모터 위치의 오차를 보상하는 단계는
모터 위치의 오차 보상시, 모터 위치의 오차값의 각도가 360을 넘으면 상기 오차값의 각도에 360을 빼주고, -360을 넘지 않으면 상기 오차값의 각도에 360을 더해주는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어방법.
The method of claim 5, wherein compensating for the error of the motor position is
When compensating for the error of the motor position, when the angle of the error value of the motor position exceeds 360, the angle of the error value is subtracted from 360, and if it does not exceed -360, 360 is added to the angle of the error value. How to control motor position compensation.

제 5항에 있어서, 상기 모터 d축과 q축의 전류값, 전압값 및 위치값은
상기 전류지령생성부가 토크지령값에 따른 전류지령 룩업테이블을 기반으로 상기 모터를 구동시키기 위해 생성한 전류 지령값으로부터 상기 모터 d축과 q축의 전류값을 입력받고,
상기 전류제어기가 상기 전류 지령값과 상기 모터로부터 피드백 되는 전류값을 반영하여 출력된 전압 지령값으로부터 상기 모터 d축과 q축의 전압값을 입력받고,
상기 모터위치센서로부터 측정된 모터의 위치를 전기각으로 변환하여 상기 모터 d축과 q축의 위치값을 입력받는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 모터 위치의 보상 제어방법.The method of claim 5, wherein the current value, voltage value and position value of the motor d-axis and the q-axis are
The current command generation unit receives the current values of the motor d-axis and q-axis from the current command values generated to drive the motor based on the current command lookup table according to the torque command value,
The current controller receives the voltage values of the motor d-axis and the q-axis from the voltage command value output by reflecting the current command value and the current value fed back from the motor,
Compensation control method of the motor position of the electric power steering, characterized in that the position of the motor d-axis and q-axis is input by converting the position of the motor measured by the motor position sensor into an electric angle.